Гравитационные волны на пальцах™

[sly2m]

эпиграф
То крылом волны касаясь,
то стрелой взмывая к тучам,
он кричит, и — тучи слышат
радость в смелом крике птицы.
М. Горький

Гравитационные волны, что это такое и чем они могут быть нам интересны или полезны?

По самому названию гравитационные волны можно догадаться, тут речь идет о неких таких "волнах гравитации". Как же у гравитации могут оказаться волны? А это смотря что мы понимаем под словом "гравитация".

Со школы все помнят - 400 лет назад Ньютону на голову упало яблоко и он объявил: "Все тела притягиваются друг к другу". Большинство наверняка не забыли, что тела притягиваются пропорционально массе и обратно пропорционально квадрату расстояния между ними. Т.е. чем массивнее предмет, тем больше гравитация (Земля притягивает сильней, чем, скажем, дом), но так же, чем дальше предмет, тем гравитация слабее. Не ахти какая наука, тут понятно всем, никто и не спорит, все довольно очевидно. У подобной "ньютоновской гравитации" не может быть никаких волн. Яблоко просто притягивается и падает на землю, без всяких волнений и колебаний. Планета словно какими-то невидимыми крюками тащит к себе яблоко и тому приходится падать вниз, потому что в другие стороны ничего не тащит, а вниз гравитация. Если яблоко мы бросили в сторону, оно полетит по дуге, как и любой снаряд, пуля или камень. Тоже интуитивно понятно почему. Бросили мы вперед, оно и летит вперед. Но гравитация же тянет вниз, вот оно и летит одновременно вперед и вниз, от того и дуга, от того рано или поздно таки упадет на землю.

Однако примерно 100 лет назад, в начале 20го века, другому не менее мозговитому ученому, Альберту Эйнштейну, на голову упал учебник геометрии и тому пригрезилась иная интерпретация законов гравитации. Ему взбрело выдвинуть идею, что гравитация всего-то искривление нашего пространства. Точнее, пришлось сначала объявить совершенно нетривиальную вещь, что нет никакого отдельного пространства и нет никакого независимого времени, а есть одно целое пространство-время, что время вроде как четвертая координата, в дополнении к трем пространственным, именно искривление этой четырехмерной штуки и есть гравитация.

Про единое пространство-время тоже наверняка многие слышали, на этой идее Эйнштейн построил свою Специальную Теорию Относительности (СТО), это такая облегченная версия теории относительности, которая занимается в основном путешествиями с околосветовыми скоростями, всякими замедлениями времени и парадоксами близнецов.

Специальную Теорию Относительности современные школьники проходят на физике в десятом классе. В ней нет ничего сложного, самая страшная формула выглядит как-то так.

Те, кто изучал СТО в институте знают, что не все там так уж и просто, даже один тензор в формулах затесался, но все равно, это детский лепет, ничего существенно объяснять не требуется, все и так весьма на пальцах™.

С Общей Теорией Относительности (ОТО), там, где появляется и вступает в свои права гравитация, дела гораздо сложнее. В расчетах сам черт ногу сломит. Не стал тащить весь этот ужас сюда, вот, например глава из учебника по теории относительности, так же как и у нас посвященная гравитационным волнам, только с выкладками и формулами. Обращаю ваше внимание, в тексте по ссылке идет речь об упрощенном и приближенном частном случае (см. заголовок - "weak field approximation") - когда интенсивность гравитации невелика, и большинством коэффициентов в формулах можно пренебречь, т.е. вовсе не включать их в расчеты, вот их и не включили, существенно подсократив объем матана. Полистали? Обратили внимание - чем дальше спускаешься вниз по странице, тем больше растет уверенность, что это какой-то хитрый обман, чтобы набрать классы? У нормального человека уже к середине глаза разбегаются, а мозг начинает плавиться и активно сопротивляться - не может быть так сложно, не может быть такого в природе, потому что не может быть никогда!

Не буду больше стращать формулами, обещаю. Принципы ОТО можно объяснить на пальцах™ и вряд ли их понадобится сильно больше пяти.

За доступным объяснением основ Общей Теории Относительности на пальцах™ рекомендую окунуться в соответствующую статью.

Согласно Эйнштейну присутствие массы (правильней использовать термин "тензор энергии-импульса", но мы продолжим по-простецки говорить "масса") искривляет и гнет пространство-время вокруг себя. Т.е. Земля никоим образом не притягивает яблоко, как это ни прозвучит абсурдно - брошенное яблоко по инерции продолжает лететь строго прямо. Однако само пространство-время искривлено, то есть прямая линия, по которой летит яблоко искривляется и упирается в поверхность Земли. Вот такая вот ментальная загогулина родилась в голове Эйнштейна, и он начал ее продвигать в народ.

Все это, конечно, хорошо, и интересно, и звучит красиво. Однако не стоит забывать, что в момент написания Эйнштейном вся эта относительность была не более чем "теорией". Математической абстракцией, рожденной в воспаленном мозгу гения. То есть он сначала из головы написал все эти формулы, а потом ученые стали проверять, соответствуют ли они процессам, реально проходящим в природе, или же это не более, чем разыгравшееся воображение сумасшедшего.

И вот что занимательно. В первом приближении сложная и замороченная теория гравитации Эйнштейна не так уж и сильно отличается от простой и элементарной теории Ньютона. Мы можем запускать ракеты на Марс даже не глядя в сторону Эйнштейна, старого доброго Ньютона, помноженного на законы небесной механики Кеплера вполне достаточно. Однако дьявол как обычно окопался в деталях.

Теория Относительности Эйнштейна предсказывает (читай "из формул прямо следует") множество башнесрывных феноменов и контринтуитивных парадоксов, которых не может существовать в ньютоновской теории и в которые невозможно поверить на слово, приходится ставить эксперименты и проверять. К примеру всяческие эффекты замедления времени в полях мощного тяготения. Помните, как в фильме "Интерстеллар" на планете, которая вращалась вокруг черной дыры, один час длился семь лет? Кстати, не забыть бы сами черные дыры - тоже следствие решений формул Эйнштейна, которые долгое время были "просто решениями", забавным математическим казусом. Т.е. давайте возьмем формулы, и подставим в одно из уравнений вместо некого коэффициента скорость света. Что получим? Получим неведомую зверушку, которая пожирает всю материю вокруг и ничего не выпускает из себя. Математики посчитали, поржали и забыли. То, что мы можем карандашом исправить в формуле один коэффициент на другой, совсем не означает, что природа будет делать то же самое в нашей с вами реальной реальности. Но нет, сегодня астрофизики обнаружили более тысячи черных дыр только в нашей галактике, не говоря уже о том, что мы все вместе с Землей, Луной, Солнцем и остальными планетами Солнечной Системы вращаемся вокруг сверхмассивной черной дыры Стрелец А*, которая расположена в самом галактическом ядре. И в ядрах почти всех обозримых галактик вокруг.

Теория Относительности Эйнштейна так же предсказывает, что вращающаяся масса буквальным образом "увлекает пространство за собой", заставляет его вращаться вместе, словно воронка некого гигантского водоворота. Разве могло такое присниться Ньютону? Ну представьте, падает яблоко на планету. Какая разница, вращается при этом планета или нет, все равно яблоко должно упасть строго вертикально вниз.

А вот Эйнштейн говорит, что вращающаяся планета тянет за собой (обратите внимание! не яблоко, не воздух вокруг себя, а само пространство-время, сквозь которое падает яблоко), от чего то упадет не строго вниз, а чуточку сместившись по направлению вращения. Сразу уточню - эффект мизерный. Ну, из-за невеликой массы Земли мизерный, с яблоком сильно не поэкспериментируешь. Но используя сверхточные приборы данное отклонение было зафиксировано. Хотите верьте, хотите не верьте, это экспериментально доказанный факт.

Или эффект гравитационного линзирования, когда пролетая мимо существенной массы, свет уже не путешествует по прямой. Точнее, как упоминалось выше, свет думает, что он летит по прямой, хотя реально эта прямая искривлена гравитацией, от чего казалось бы строгий и ровный луч света рисует забавные загогулины в космосе.

Есть и другие явления, вытекающие из теории относительности, например прецессия вращающихся планетарных систем, гравитационное красное смещение и проч., и что характерно, все эти предсказания были проверены непосредственно опытным путем. И какими бы странными они не были, все точно совпадает с теорией в которой гравитация это ни что иное как искривление пространства-времени.

И лишь единственный эффект, который прямо следует из формул, так и не был до сих пор экспериментально обнаружен. Как раз-таки те самые гравитационные волны. По всем расчетам они должны быть, но их никак не найдут.

Итак, что же это за "гравитационные волны"? Если с гравитацией после вступления (а это было только вступление!), я надеюсь, стало чуточку понятней, давайте разбираться, со второй частью, что же такое, собственно, "волны".

Море все видели (ну, хотя бы на картинке), в детстве "море волнуется раз..." все играли? На простом языке, без формул - волна, это некая хрень, которая появляется при движении какой-то фигни с ускорением.

В самом прямом смысле слова, это абсолютно точное описание волны. Мы привыкли думать об "ускорении", когда что-то ехало медленно, а потом поехало быстро. Но в этом случае, данное что-то уже уехало и все про него забыли. Здесь волна тоже рождается (ведь движение было с ускорением, это важно!), но формой будет далека от привычной всем синусоиды. Гораздо удобней никуда не ехать, а просто "дрыгаться на месте". Вперед-назад, вправо-влево или вверх-вниз. Это ведь тоже движение с ускорением, с переменным ускорением туда-сюда. Или по кругу.

Закиньте поплавок в воду, и начните дрыгать его вверх-вниз. Получите волны на поверхности пруда.
Натяните гитарную струну, и начните дрыгать ее вверх-вниз. Получите звук, то есть акустические волны воздуха.
Возьмите заряженную частицу, например, электрон и начните дрыгать его вверх-вниз. Получите электромагнитную волну. Самым натуральным образом - возьмите эбонитовую палочку, потрите ее о мех и начинайте яростно трясти заряженной палочкой в воздухе. Сосредоточьтесь на процессе, вы не просто выглядите как идиот, вы при этом еще и радиоволны излучаете. Конечно, учитывая невеликий заряд и невысокую частоту махания на стандартный радиоприемник эту передачу поймать будет затруднительно. Но она есть, ваши персональные радиоволны можно обнаружить, хоть и придется повозиться с аппаратурой.

Дальше все сложней и замороченней. Эбонитовая палочка плюс еще рука ведь что-то весят! Перемещая с ускорением массу в пространстве вы тем самым создаете гравитационные волны. Правило простое, перемещаем заряд - порождаем электромагнитную волну, перемещаем массу - имеем гравитационную.

Получается, что все мы суть генераторы гравитационных волн? Да, получается. Все дело лишь в интенсивности усилий.

Я уже говорил, что эбонитовой палочкой, еще и вручную, вы особых радиоволн не нагенерируете. Но что-то такое, на пределе аппаратных возможностей современными технологиями можно уловить. С гравитацией все хуже и серьезней. Гравитационное взаимодействие гораздо слабей электромагнитного. А значит построить прибор для детектирования гравитационных волн (гравитоприемник) гораздо сложней.

Насколько сложней? Видимо, как минимум, насколько слабей. А насколько слабей? Вот, скажем, есть у нас два электрона. Они висят в пространстве и оба имеют массу и электрический заряд. Наличие заряда, да еще и одноименного заставляет электроны отталкиваться, благодаря "электромагнитной силе" (хоть так говорить не совсем правильно), а наличие массы заставляет их притягиваться благодаря "силе взаимной гравитации". Какая сила перевесит, электромагнитная отталкивания или гравитационная притягивания?

Правильно, электромагнитная. Потому что она сильней. А во сколько раз? В 10000000000000000000000000000000000000000, вот во сколько. Не шучу, 10 додециллионов (прописью десять миллиардов миллиардов миллиардов триллионов), т.е. 10⁴⁰ раз. Во столько раз сложней построить гравитоприемник (детектор гравитационных волн) по сравнению с радиоприемником (детектором волн электромагнитных). Ну, или около того, в таких пределах. Потому-то в мире частиц и мире людей балом правит электромагнитное взаимодействие. Гравитацию частиц, людей и даже горных хребтов можно в расчеты не включать, додециллионы решают. И лишь в мире планет и звездных систем гравитация вступает в свои права. Редко встретишь электрически существенно заряженную звезду или планету, а масса есть у всех.

Именно по этому мы до сих пор не обнаружили гравитационных волн, они очень слабенькие. Очень-очень-очень-...(36 раз очень)...-очень слабенькие. Рукой трясти вообще бесполезно. Нужно сразу звездой трясти или черной дырой. По расчетам, лишь при взрыве сверхновой или слиянии двух черных дыр в космосе произойдет достаточная встряска пространства-времени, чтобы мы тут на Земле смогли что-то зафиксировать.

И главное детекторы уже есть. Например гравитационно-волновая обсерватория LIGO в США.

В двух словах для гравитационного волнового детектора нужна длиннющая труба, точнее две трубы, перпендикулярные друг другу. Из труб откачан воздух и по ним пускают лазерный луч, который летит внутри, отражается от зеркала на концах и возвращается в исходную точку. Так как длина труб одинаковая оба луча должны вернуться туда же откуда вылетели. Но если во время эксперимента по детектору проходит гравитационная волна, один путь оказывается чуть длинней и лучи рассинхронизируются.

Разница в путях минимальная. При длине труб 4 километра, детектор способен уловить расхождение лучей на величину меньше диаметра атома водорода. А это адски сложная задача. Мотоцикл в паре километров проехал и то вибрация больше. Да что там, бабочка мимо пролетела, крылышками взмахнула - и это тоже приходится учитывать, там сложнейшая система стабилизации и компенсации. Обсерватория LIGO производит эксперименты уже десяток лет и пока ничего не обнаружила. События по масштабам равные взрыву сверхновой в ближайших окрестностях нашей галактики происходят не так уж и часто, возможно ученым пока еще не везет.

Для обнаружения гравитационных волн меньшей интенсивности путем избавления от окружающих помех, а так же увеличения измерительной базы запланирован проект LISA, тот же LIGO, только в космосе. Там и длину плеча можно увеличить до десятков миллионов километров, и опять же - вакуум вокруг, никаких сторонних вибраций. Но это дело не ближайшего будущего, в сентябре 2015го года планируется запуск тестового варианта LISA Pathfinder, чтобы проверить, как вся эта система будет работать в космосе. Ни о каких миллионах километров речь пока не идет, "длина трубы" в тестовом аппарате всего 38 сантиметров.

Однако повторюсь. На текущий момент, весну 2015го года, никто и никогда не наблюдал этих гравитационных волн напрямую. Хотя за их косвенное открытие в 1993м году уже выдали Нобелевскую премию. Дело в том, что как и любые другие волны, гравитационные переносят энергию. Когда пара нейтронных звезд или черных дыр вращается вокруг друг друга, а точнее вокруг общего центра, они должны испускать гравитационные волны. Которых, как я уже говорил, никто никогда не видел. Но с волнами гравитации из системы должна уноситься энергия, от чего вращающиеся объекты должны постепенно приближаться друг к другу, причем весьма специфическим образом. А вот это как раз было экспериментально проверенно на примере поведения двойных пульсаров и расчеты Эйнштейна точно совпадают с наблюдениям астрофизиков.

Но что из себя представляют эти гравитационные волны, как они выглядят? Это ведь не совсем те "волны", которые вы видели на приведенных выше картинках, там не более, чем творческая интерпретация художника. И что же собственно в них волнуется? "Гравитация"?

Если вы дочитали до этого места и все пока было понятно, сможете сами ответить на данный вопрос. Гравитация это искривление, т.е. по большому счету конфигурация пространства. Гравитационная волна, это передача каких-то изменений по пространству, точнее, как мы помним, по пространству-времени. Пространство натуральным образом изменяется, искривляется, растягивается и сжимается. А как же эту конфигурацию пощупать и измерить, если все предметы в этом пространстве, казалось бы, должны растягиваться и сжиматься вместе с ним?

Нет. Пространство (пространство-время) это по сути вакуум, если не слишком сильно придираться к определению.
Но мы-то с вами состоим не из вакуума, у нас еще куча протонов, электронов, нейтронов, молекул и связей между ними. Все эти связи активно сопротивляются изменениям конфигурации пространства.

Когда по человеку или любому другому предмету проходит гравитационная волна, его вполне ощутимо плющит и корежит, растягивает и скручивает.

Предположим, мы стоим и смотрим прямо на взрыв сверхновой, от которой на нас, кроме убийственного потока радиации, в секунду превращающего человека в облачко пара, также идет и гравитационная волна. Забудем про "облачко пара", пусть взрыв произошел довольно далеко, а мы надели суперзащитный костюм из адамантия, полностью защищающий от радиации и излучения. Но от гравитации спастись невозможно, я же говорю - это волна изменений самого пространства в котором мы находится. Защититься от ее по современным понятиям нереально, попробуйте закрыться от притяжения Земли стальным листом, не думаю, что добьетесь успеха. Что же мы почувствуем, когда по нам пройдет гравитационная волна?

Вблизи от источника гравитационного излучения, взорвавшейся сверхновой или вращающихся черных дыр с метрикой пространства творится полная каша, тензор залазит на тензор, соваться туда даже и не стоит. Но в отдалении, там где мы стоим (хотя точнее скорее всего висим в вакууме) в своем скафандре из адамантия, буйство метрики успокаивается, и на отдаленного наблюдателя идет вполне себе плоская гравитационная волна. Это означает, что изменения метрики пространства (грубо говоря расстояний и длин) происходит только в плоскости, перпендикулярной направлению распространения гравитационной волны. А сама волна бежит вперед со скоростью света.

То есть когда по человеку проходит, если так можно сказать, "горб волны", его начинает вытягивать вверх-вниз, и сжимать по бокам, а когда до него доходит "впадина", наоборот сжимает сверху, и тянет в стороны.

Что, к примеру, в случае со звуковыми волнами совершенно не так, там волны давления, то есть колебания молекул воздуха, а еще точнее, изменения плотности участков воздуха, идут в продольном направлении, что бы нам не рисовал осциллограф и не подсказывали ложные аналогии.

Повторюсь, при распространении гравитационных волн происходит растяжение/сжатие самого пространства, а все предметы в пространстве сопротивляются за счет сил упругости, ощущая при этом вполне конкретные деформации. Хоть и мизерные, как уже указывалось выше. Забавно, что похожий эффект можно было наблюдать в фильме "Матрица". Не думаю, что братья Вачовски изначально хотели показать процесс прохождения гравитационной волны по Избранному, хотя визуально выглядит весьма похоже.

Ну, а теперь напомню, что данный пост существует не сам по себе, а является второй частью более обширной статьи, начавшейся почти год назад с текста "Инфляционная модель Вселенной в изложении на пальцах™". Инфляционная теория сегодня считается одной из самых перспективных теорий в космологии, потому что лучше всех остальных объясняет наблюдаемые в телескопы феномены, а так же обещает несколько заманчивых последствий (почитайте, я о них рассказывал), но все доказательства лишь косвенные. И только в прошлом году появилось сообщение о первом прямом наблюдении расположенной в Антарктиде на Южном Полюсе обсерваторией BICEP2 реликтовых гравитационных волн.

Сразу обращу внимание - это не совсем такие гравитационные волны о которых идет речь в данном посте! Это лишь реликтовые(!) гравитационные волны. Т.е. те волны, которые появились сразу после Большого Взрыва и были буквально вморожены в структуру пространства при его инфляционном расширении. BICEP2 непосредственно наблюдал за поляризацией реликтового излучения в поисках B-моды. Если не морочить голову деталями, что это за B-мода такая, можно образно сказать в наблюдаемой картине была обнаружена особая конфигурация, которая могла возникнуть только если инфляционная теория верна, причем с высокой точностью, что и послужило причиной считать данное наблюдение ее документальным подтверждением.

Однако через полгода появились публикации, что присутствие данной B-моды (подобный узор в наблюдаемых результатах) может быть объяснено и другими причинами, самая простая из них - межзвездная пыль нашей собственной галактики. Влияние галактической пыли тоже способно давать похожую картинку и здесь непонятно в чем истинная причина. Возможно действительно реликтовые гравитационные волны хитрой формы, а может быть и нет. Т.е. пока нет четкой ясности, открытие нельзя назвать открытием. Остается продолжать наблюдения, изменяя параметры экспериментов в надежде отсечь потенциальное влияние межзвездной пыли.

Короче точку ставить пока рано, да и опять-таки, это совсем не то, что непосредственное наблюдение гравитационных волн, которое могло бы закрыть вопрос их существования. В науке ничего не считается доказанным, покуда его прямо не пощупали и не измерили, волны гравитации - открытая проблема.

Ждем-с.

UPD: Сегодня 11 февраля 2016 года коллаборация LIGO объявила об экспериментальном обнаружении гравитационных волн!

Comments

[kauri-39.livejournal.com]

О поперечных звуковых волнах я не слышал. Может, в каких спец. волноводах они проходят. Обычные звуковые волны - продольные. То есть области разрежения-сжатия среды (суть этих волн) идут друг за другом вдоль вектора распространения волн. Поперечные волны, как правило, имеют существенно меньшую скорость. Поскольку они образуются и передают энергию друг другу поперёк вектора их распространения. В частности, продольные звуковые волны в воде существенно быстрее поперечных волн на поверхности воды.
Изменение электрического заряда в точке пространства порождает поперечную электромагнитную волну. Изменение гравитационного заряда порождает сверхсветовую продольную волну. Ведь пространство - плотная среда, которая влияет на поведение частиц материи и вызывает ускоренное расширение Вселенной. Поэтому в ней обязательно должны быть сверхсветовые продольные волны - колебания плотности эфира (вакуума).
Их генерируют элементарные частицы, когда меняют свою массу при излучении и поглощении фотонов. Эти гравитационные волны практически мгновенны. Они синхронизируют развитие удалённых частей Вселенной. Ими обмениваются запутанные частицы, синхронно меняющие свои квантовые характеристики. Они являются носителем телепатической информации и служат для информационного обмена между взрослыми цивилизациями Вселенной.

[sly2m.livejournal.com]

Клевый коммент. Зачитался.

[kauri-39.livejournal.com]

Приходит время новой физики, нового мировоззрения. Пора разбираться с механизмом гравитации, с тёмной энергией. И здесь не обойтись без пятого измерения.

[frank-fqc.livejournal.com]

"О поперечных звуковых волнах я не слышал."

- ещё как слышали, каждый день. Потому как колеблющаяся струна на гитаре - поперечная звуковая волна :) Ознакомьтесь, например, с этой книжечкой: http://www.ngpedia.ru/cgi-bin/getpage.exe?cn=404&uid=0.392140975221992&inte=9

"Ведь пространство - плотная среда"

- ну, это выдумки. Если бы действительно пространство было бы плотной средой, то существовало бы трение о пространство :)

И опять же, подобрав такие две среды, можно получить такой результат, что продольные колебания в одной среде будут медленнее распространяться, чем поперечные колебания в другой среде. Так что даже если гравитационные волны продольные, это ещё не означает что они обязательно будут быстрее фотонов.

[kauri-39.livejournal.com]

Книжечку почитать не удалось: выдаётся сообщение, что ссылка устарела.
Однако подумаем сами: есть звуковые волны, а есть источники этих волн. Не следует их путать. Источник - струна на гитаре или динамик, воспроизводящий звук струны. Они колеблются по-своему, но создаваемые ими звуковые волны одинаково продольные. Об этом здесь: http://www.physbook.ru/index.php/%D0%90._%D0%97%D0%B2%D1%83%D0%BA%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5_%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%8B

Не верите, что пространство - плотная среда? А как же названные мною факты? Вселенная ускоренно расширяется - факт, который означает, что скопления галактик раздвигает их разделяющая плотная среда. В противном случае придётся допустить, что галактики ускоряются сами, включив двигатели. Вы в это верите?

Кстати, у частиц есть некое "трение о пространство". Называется Лэмбовским сдвигом частиц. Чем выше их скорость, тем больше "трение" - периодические отклонения от направления движения. Учёные говорят, что это летящие реальные частицы сталкиваются с виртуальными частицами. Но последние не могут рождаться в пустоте, это было таким же чудом как галактики с реактивными двигателями. Порождать виртуальные частицы может только среда, имеющая плотность и другие характеристики.

Другое проявление "трения" - рост массы частиц и тел при приближении их скорости к световому пределу. На досветовых скоростях "трение" не сказывается, поскольку частицы и тела перемещаются в пространстве, поглощая его. Равномерное со всех сторон поглощение пространства материей создаёт её гравитационное поле. Если с одной из сторон плотность пространства - эфира - ниже, то тело перемещается в эту сторону. Потому что в единицу времени менее плотный эфир расширяется на меньшую величину, чем более плотный. Большее расширение и толкает тело (скопления галактик в частности) в сторону менее плотного эфира, а он есть около массивных тел или на краю Вселенной. Ну, природа гравитации - спорная тема.

Методологическое замечание: если мы сравниваем скорости поперечных и продольных волн, то должны их сравнивать в равных условиях. В частности, в одной и той же среде их распространения.

[frank-fqc.livejournal.com]

Жаль что ссылка сдохла, извините. Вкратце: в газовой и жидкой среде звуковые волны только продольные, а вот в твёрдых телах - в том числе и поперечные. И в струне как раз вполне себе поперечные стоячие волны гуляют, в узлах которых струна неподвижна, несмотря на волну.
То, что Вселенная расширяется ускоренно, может иметь (и имеет) несколько вариантов объяснения. Если вы хотите всерьёз предъявлять свою теорию - вы должны сопроводить её математическими выкладками, которые можно было бы проверить хотя бы теоретически а реальности. Т.е. теория ваша должны быть проверяемой и предсказательной. Иначе это просто "идея-фикс".
Лэмбовский сдвиг отлично предсказывается теорией, основанной на современной интерпретации квантовых флуктуаций, и то, что вам не верится в рождение виртуальных пар - абсолютно ваши проблемы. Попробуйте-ка без них описать силу Казимира, например.
Рост массы частиц при приближении к скорости света никак не объясянется каким-то там трением об среду, так как нет никаких потерь на это самое трение.
Если вы хотите сравнивать "скорости поперечных и продольных волн в равных условиях", то не забывайте, что продольных электромагнитных волн не существует в природе (фотон обязательно имеет поляризацию), соответственно в любом случае вы будете сравнивать две разные вещи. Это в твёрдых телах звуковые волны могут быть как продольные так и поперечные, и колеблются одни и те же элементы - атомы. Если хотите фотонами колебать кЭфир - вам придётся его сделать твёрдым :) Так что нет никаких предпосылок считать гравитационные волны быстрее электромагнитных.

[kauri-39.livejournal.com]

Спасибо, прочитал о волнах и теперь запомню, что в твёрдых телах встречаются не только продольные, но и поперечные волны. Но это не отменяет правила, что в одной и той же среде первые имеют значительно большую скорость, чем вторые.

Я согласен с тем вариантом объяснения ускоренного расширения Вселенной, которое принято в мировом научном сообществе. А именно, с тем, что ускоренный разлёт скоплений галактик вызывается преобладанием движущей силы расширяющейся космической среды над тормозящей силой гравитации. Я просто знаю причину этого преобладания, но не о том здесь речь. Математические доказательства - не мой профиль, я философ-дилетант.

Я допускаю рождение виртуальных частиц из плотного эфира. Или, как принято говорить, из физического вакуума. Но хоть так говори, хоть эдак - они рождаются не из пустоты, а из плотной среды, имеющей к этому способность. Просто термин "эфир" для учёных-ортодоксов - как красная тряпка для быка. Они из-за влияния среды на микромир называют её физическим вакуумом, а из-за влияния на макромир - космическим вакуумом, но изначальный смысл слова вакуум - пустота (с латинского). А пустота не имеет свойств, их имеет среда. Поэтому я предпочитаю называть вещи своими именами.

"Рост массы частиц при приближении к скорости света никак не объясянется каким-то там трением об среду, так как нет никаких потерь на это самое трение."

- Можно считать, что потери как раз и идут на рост массы частиц и тел, ускоряемых до световой скорости. Так же как при росте мощности авиадвигателя растёт её часть, расходуемая на преодоление сопротивления воздуха самолётом - на его нагрев.

Я предлагаю сравнивать скорости поперечных и продольных волн в одной и той же среде - эфире. Но моё предложение для тех, кто считает эфир или "физико-космический вакуум" плотной средой. Величина её плотности - третий вопрос. Любое её значение не отменяет самого наличия плотности. Отвергаете плотность - тогда виртуальные частицы у вас рождаются из пустоты, а галактики имеют двигатели для ускоренного движения.

[frank-fqc.livejournal.com]

"Я просто знаю причину этого преобладания, но не о том здесь речь. Математические доказательства - не мой профиль, я философ-дилетант."

Да-да, это очень хорошо заметно :)

"Можно считать, что потери как раз и идут на рост массы частиц и тел, ускоряемых до световой скорости. Так же как при росте мощности авиадвигателя растёт её часть, расходуемая на преодоление сопротивления воздуха самолётом - на его нагрев."

При этом если двигатель заглушить, то самолёт начнёт быстро терять скорость, и тем быстрее чем у него хуже аэродинамика. Таким образом, если бы кЭфир имелл структуру, которой проявлял бы сопротивление движению через него, то 1) разогнанные частицы теряли бы скорость после прекращения воздействия на них, и тем быстрее чем ближе к скорости света их разгоняли бы - но этого никто не наблюдал никогда в действительности (никто даже не наблюдал медленных нейтрино); 2) сопротивление движению было бы различно для тел различной формы, что опять же не наблюдается ни при каких условиях чистого вакуума; 3) было бы наблюдаемо увлечение кЭфира движущейся средой, что противоречит экспериментам. И так далее, и тому подобное...

Так что сколько вы ни выдумывайте кЭфир, он от этого не зародится :)

"Я предлагаю сравнивать скорости поперечных и продольных волн в одной и той же среде - эфире."
При этом если вы хотите однозначно сделать утверждение "продольные волны быстрее поперечных" - учитывайте, что это будет верно только для колебаний одной и той же среды в одних и тех же условиях. То есть я могу привести такой пример, когда поперечные волны быстрее продольных: поперечная электромагнитная волна и продольные волны атомов в той же самой среде, где и электромагнитная волна. Потому что колебания имеют разную природу и, по сути, колеблятся совершенно разные материи. Так что и с гравитационной волной, если хотите доказать что она однозначно быстрее света, вы должны доказать, что она распространяется неполяризованными фотонами (которых не существует), иначе вы сравниваете несравнимое :)

[kauri-39.livejournal.com]

Вы, наверное, заметили, что, говоря о "трении" частиц об эфир, я беру это слово в кавычки? Потому что нельзя буквально сравнивать квантовые процессы микромира и линейные процессы макромира. Хотя параллели всё же есть, и на них вы меня натолкнули. Продолжая эти параллели, возражу:

1). "разогнанные частицы теряли бы скорость после прекращения воздействия на них"

Правильно, они и теряют. Но как они её набирали - за счёт поглощения фотонов, так и теряют - за счёт спонтанного их излучения.

2). "сопротивление движению было бы различно для тел различной формы"

Почти так и есть, только в квантовом взаимодействии эфира и материи большее значение имеет не форма, а масса тела. Более массивное тело труднее разогнать до субсветовой скорости. Хотя и форма тоже немного влияет: http://kauri-39.livejournal.com/43495.html (в конце текста).

3). "было бы наблюдаемо увлечение кЭфира движущейся средой"

Не понял, какой средой, если эфир - сам среда для тел и частиц? Но если хотите сказать, что эфир должен увлекаться телами, то это так и есть. Говоря в терминах ОТО, установлено, что пространство не только искривляется вокруг массивных тел, но и увлекается вращающимся телами.

"Так что сколько вы ни выдумывайте кЭфир, он от этого не зародится"

Ещё раз: эфиром я называю то, что учёные называют физическим и космическим вакуумом. Но, зная его природу, я понимаю под ним большее, чем другие люди.
И ещё раз, последний: в одной и той же плотной среде - эфире (вакууме) - существуют продольные и поперечные волны - колебания плотности этой среды. И первые значительно быстрее вторых. Что и как производит те и другие волны - уже не важно. Хотя и об этом я говорил.

[frank-fqc.livejournal.com]

Шагайте тогда уж дальше, семимильными шагами: нет никаких фотонов. И электронов, протонов и т.п. тоже нету :) Есть лишь колебания кЭфира ;) Такая "теория" станет ещё более красивой, хотя и по-прежнему полностью бесполезной :)
P.S. современные опыты класса Майкельсона-Морли с точностью не хуже 10^-16 утверждают что никакого увлечения эфира не наблюдается. Увлечение инерциальных систем вблизи вращающейся массы полностью вытекает из эйнштейновской ОТО, без применения какого-то кЭфира.

[kauri-39.livejournal.com]

Моя теория вовсе не отвергает существование частиц материи и не ведёт к этому. Частицы порождают поперечные и продольные волны в эфире (вакууме). Например, электрон излучает фотон - поперечную электромагнитную волну. Но при этом уменьшается его масса и его гравитационное поле - уменьшается, согласно моей теории, скорость поглощения им окружающего эфира. А всякое изменение гравитационного заряда в точке пространства порождает продольную гравитационную волну. В данном случае - волну уплотнения эфира. И эта продольная волна имеет значительно большую скорость, чем поперечная.
Вот простая аналогия: на воду пруда падает яблоко. Оно одновременно порождает две разных волны. От него по поверхности пруда распространяются видимые поперечные волны, а в толще воды - более быстрые звуковые продольные волны.

Конечно, эфир не увлекается вращающимся телом, как это принято в ОТО, ведь согласно ОТО эфира не существует. Но такое ограничение ставит предел использования ОТО - эта теория не выходит на квантовый уровень описания гравитации. А эфирная гравитация выходит. Потому что, во-первых, сам эфир - квантованная среда, состоит из эфиронов - квантов пространства, представляющих собой взаимно сжатые микровселенные. Во-вторых, эта среда квантовано уплотняется за счёт постоянного рождения в ней новых эфиронов (из 5-го измерения пространства). И в-третьих, гравитация - это квантовый процесс поглощения материей эфира (образующие материю фотоны, ликвидируя эфироны, "переводят" их обратно в 5-е измерение).

Я бы не советовал вам считать ОТО вершиной человеческой мысли, она тоже станет частью более общей теории, как стала ею в ОТО динамика Ньютона. С позиций этой будущей теории я и выступаю.
Попробуйте ответить себе на такой вопрос. Известно, что горизонт событий за сферой Хаббла (видимая нами часть Вселенной) вызван космологическим расширением пространства. То есть превышением световой скорости улетающего от нас пространства за радиусом 14 млрд световых лет. Почему же горизонт событий за сферами Шварцшильда вокруг чёрных дыр объясняется не сверхсветовым движением пространства к чёрным дырам, а его искривлением материей дыр? Не следует ли два одинаковых явления объяснять одинаковыми причинами? И если движение пространства (эфира, вакуума) является универсальной причиной, то её и следует использовать в их объяснении, а "искривление пустоты" отнести на свалку истории.

[frank-fqc.livejournal.com]

"Например, электрон излучает фотон - поперечную электромагнитную волну. Но при этом уменьшается его масса и его гравитационное поле - уменьшается, согласно моей теории, скорость поглощения им окружающего эфира. А всякое изменение гравитационного заряда в точке пространства порождает продольную гравитационную волну. "

Тут у вас есть фундаментальная проблема: свободный фотон не может поглотить или излучить фотон, потому что это приведёт к нарушению закона сохранения энергии и импульса. Поэтому такой электрон этот фотон лишь отразит, и они просто изменят свою траекторию, и не изменит своей массы. Современная наука для того чтобы "заставить" электрон поглотить фотон в таких условиях предлагает виртуальные частицы. И расчёты согласно этой концепции полностью совпадают с реальностью. Кроме того, это ещё и отвечает на вопрос дальности действия взаимодействий - у виртуальных частиц радиус их действия зависит от их массы покоя, поэтому для безмассовых фотонов это бесконечность, а для имеющих массу, например, W-бозонов - ограничен весьма малой (для нас) величиной, что и определяет короткодейственность сильного и слабого взаимодействий. А отсюда, кстати, чисто теоретически, выплыл механизм Хиггса отвечающий за массу частиц. На сегодняшний день все эти теоретические расчёты получили экспериментальное подтверждение и по праву называются научными.
Ваши же измышления даже на бумаге не существуют, ни одной формулы. Так что у вас нет теории, есть только голая философия, не способная что-либо дать.

"Не следует ли два одинаковых явления объяснять одинаковыми причинами?"

Вот возмите и объясните. Формулами, которые докажут что вы правы :) Не получится - значит вы не правы, не выходит у вас стройной теории.

[kauri-39.livejournal.com]

"Тут у вас есть фундаментальная проблема: свободный электрон (фотон - ваша оговорка) не может поглотить или излучить фотон, потому что это приведёт к нарушению закона сохранения энергии и импульса."

Это у вас проблема. Электроны, в том числе и свободные, могут излучать ранее поглощённые фотоны. Электроны в атомах излучают их, благодаря чему мы видим предметы, состоящие из атомов. Свободные электроны тоже излучают (и поглощают) фотоны, иначе бы не существовало тормозного излучения электронов и их было бы невозможно разгонять в ускорителях.

"На сегодняшний день все эти теоретические расчёты получили экспериментальное подтверждение и по праву называются научными."

Очень хорошо, иначе не было бы материала для анализа и поиска решения существующих научных проблем. Когда-то и геоцентрическая система Птолемея считалась научной благодаря подтверждению её расчётов положений планет на небосводе. А гелиоцентрическая система Коперника считалась ересью и давала худшие результаты. Но всё течёт, всё изменяется. Найдётся и на мою "голую философию" свой Кеплер, и где тогда будет неквантующаяся гравитация Эйнштейна?

[frank-fqc.livejournal.com]

Не будет у вас своего Кеплера :) Потому что те, кто математику умеет делать, делают на своей теории. Причём сначала берут общую идею, затем реализуют её в виде формул, и лишь получив готовые решения смотрят, насколько адекватно эта теория описывает реальный мир. Вы же даже не можете рассчитать скорость этой вашей гравитации, лишь даёте ниоткуда не следующее "в миллиарды раз больше скорости света". Во сколько миллиардов больше? В два? В пять? В двадцать пять? А хрен его знает, но "попой чую что быстрее". Вы даже определиться никак не можете - то у вас фотоны - частицы, то волна кЭфира (как вы возможно не поняли, я говорю сокращённо кЭфир, т.е. "космический эфир" для его отличия от обычного эфира молекулярного, вещества). Если фотон частица, то нельзя гравитацию сравнивать с фотонами, так как я уже говорил, что скорость "звука" разных частиц сильно разная может быть, и ваши миллиарды тогда пустой звук. Если же фотон - волна кЭфира, тогда вы можете как-то пытаться рассчитать скорости продольной (гравитация) и поперечной (электромагнетизм) волны в нём, дерзайте.
Совершенно непонятно, конечно, как вы при этом будете всё остальное высасывать из пальца :) Ведь вы идёте в обратную сторону от учёных - вместо создания теории с получением выводов из неё, вы берёте выводы... и на этом всё, тупик :) Вы даже не можете дать теоретическое описание упругого рассеяния фотонов на электронах, красной границы фотоэффекта, да и сам факт квантования электромагнитного поля у вас никак ниоткуда не вырисовывается.

[kauri-39.livejournal.com]

"Ведь вы идёте в обратную сторону от учёных - вместо создания теории с получением выводов из неё, вы берёте выводы... и на этом всё, тупик"

- Ну почему же, я тоже вначале создал свою теорию и получил из неё выводы. Просто вы её не знаете и хотите видеть в неё формулы, забывая, что я философ. Я открыл общий закон эволюции материи и на его основе, используя принцип множественности вселенных, создал эволюционную модель мира. Хотите с ней ознакомиться - пожалуйста: http://futurologi.livejournal.com/33983.html

Из общего закона эволюции следует, что цивилизации Вселенной должны взаимодействовать со сверхсветовой скоростью. Какие физические законы являются основой этих взаимодействий - меня как философа не особо волнует. Пусть это волнует физиков. Но поскольку у всяких открытий в физике есть свои предпосылки, то есть они и у будущей связи человечества с иными цивилизациями. Вот я и пытаюсь их выявить среди современных знаний о мире и сам формулирую некоторые гипотезы. Жду, когда учёные откроют мгновенную связь не только между кубитами, но и в предсказанном мной качестве.